【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,在x<0區(qū)域內(nèi)存在一圓形的勻強(qiáng)磁場,圓心O1坐標(biāo)為(-d,0),半徑為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與豎直平面垂直,x≥0區(qū)域存在另一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直于紙面向里,F(xiàn)有兩塊粒子收集板如圖所示放置,其中的端點(diǎn)A、B、C的坐標(biāo)分別為(d,0)、(d,)、(3d,0),收集板兩側(cè)均可收集粒子。在第三象限中,有一寬度為2d粒子源持續(xù)不斷地沿y軸正方向發(fā)射速率均為v的粒子,粒子沿x軸方向均勻分布,經(jīng)圓形磁場偏轉(zhuǎn)后均從O點(diǎn)進(jìn)入右側(cè)磁場。已知粒子的電荷量為+q,質(zhì)量為m,重力不計,不考慮粒子間的相互作用,求:
(1)圓形磁場的磁場方向;
(2)粒子運(yùn)動到收集板上時,即刻被吸收,求收集板上有粒子到達(dá)的總長度;
(3)收集板BC與收集板AB收集的粒子數(shù)之比。
【答案】(1)垂直紙面向外;(2) (3)1:1
【解析】
(1)粒子帶正電且在圓形磁場中向右偏轉(zhuǎn),可知磁場方向垂直紙面向外;
(2)利用旋轉(zhuǎn)圓可以知道,粒子平行于Y軸射入圓形磁場中,且都從同一點(diǎn)O射入右邊的磁場中,則粒子運(yùn)動的軌跡圓半徑必與圓形磁場的半徑是相同的,即為d;粒子進(jìn)入右邊磁場后,因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度也為B,可知粒子在右邊磁場中運(yùn)動時的圓軌跡半徑也為r=d;
打在AB收集板上的臨界情況分別是軌跡圓與AB板相切,即沿x軸正方向射入的粒子,和粒子剛好過A點(diǎn)的粒子,故AB板上粒子打的區(qū)域長度為d。
而粒子只有從第四象限進(jìn)入右邊磁場才有可能打在收集板BC上。
根據(jù)幾何關(guān)系可得,粒子剛好經(jīng)過A點(diǎn)時,軌跡圓圓心O2和原點(diǎn)O以及A點(diǎn)構(gòu)成一個正三角形,可得:粒子與x軸正方向成30°向下。此時粒子剛好打到BC板上的P1點(diǎn)。
由幾何關(guān)系可知OAP1O1為菱形,且AP1與BC垂直,則由幾何關(guān)系可得,
粒子在板上打的最遠(yuǎn)距離是當(dāng)直徑作為弦的時候,此時與BC的交點(diǎn)為P2,根據(jù)點(diǎn)A、B、C的坐標(biāo)可得,三角形ABC是直角三角形,角C為30°
由余弦定理可得
解得:
第二個臨界,軌跡圓恰好與BC收集板相切,由幾何關(guān)系可得,此時交點(diǎn)與P1重合。
則打到收集板上粒子的總長:
(3)粒子打在AB收集板的角度范圍是與x軸正方向0°~30°,打在BC板上的角度范圍是與x軸正方向成30°~90°。由于粒子是沿x軸均勻分布,故需要計算找出入射粒子的長度之比。
由幾何關(guān)系可得,進(jìn)入第四象限的粒子入射的長度分布恰好是粒子源中左半部分的d,故只需找到與x軸正方向成30°入射的粒子進(jìn)入圓心磁場的位置即可,
LMN=dsin30°=d/2
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為“探究物體加速度與所受合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。
某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①用天平測量并記錄物塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M;
②調(diào)整長木板和滑輪,使長木板水平且細(xì)線平行于長木板;
③在托盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a,接通電源,釋放物塊,記錄拉力傳感器的讀數(shù)F1,根據(jù)相對應(yīng)的紙帶,求出加速度a1;
④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③,記錄傳感器的讀數(shù)Fn,求出加速度an。
請回答下列問題:
(1)圖乙是某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,測出連續(xù)相鄰計時點(diǎn)O、A、B、C、D之間的間距為x1、x2、x3、x4,若打點(diǎn)周期為T,則物塊的加速度大小為a=________________(用x1、x2、x3、x4、T表示)。
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù),以拉力傳感器的讀數(shù)F為橫坐標(biāo)、物塊的加速度a為縱坐標(biāo),畫出a-F圖線如圖丙所示,圖線不通過原點(diǎn)的原因是____________,圖線斜率的倒數(shù)代表的物理量是__________。
(3)根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn),還可得到物塊與長木板之間動摩擦因數(shù)μ,其值可用M、a-F圖線的橫截距F0和重力加速度g表示為μ=____________,與真實(shí)值相比,測得的動摩擦因數(shù)__________(填“偏大”或“偏小”)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】處于真空中的圓柱形玻璃的橫截面如圖所示,AB為水平直徑,玻璃磚的半徑為R,O為圓心,P為圓柱形玻璃磚上的一點(diǎn),與水平直徑AB相距,單色光平行于水平直徑AB射向該玻璃磚。已知沿直徑AB射入的單色光透過玻璃的時間為t,光在真空中的傳播速度為c,不考慮二次反射,求:
(1)該圓柱形玻璃磚的折射率n;
(2)從P點(diǎn)水平射入的單色光透過玻璃磚的時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,a、b、c是均勻媒質(zhì)中x軸上的三個質(zhì)點(diǎn)。ab、bc兩點(diǎn)間的距離分別為6m、10m。一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動,t=3s時質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最大正位移處。則( )
A. 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動時,質(zhì)點(diǎn)b也向下運(yùn)動
B. 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大時,質(zhì)點(diǎn)b的速度一定最大
C. 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a完成10次全振動時,質(zhì)點(diǎn)c完成8次全振動
D. 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a第三次到達(dá)位移最大值位置時,波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)c
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】三根平行的長直導(dǎo)線,分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點(diǎn),三導(dǎo)線中電流方向相同,A、B兩導(dǎo)線中的電流大小相同,如圖所示,已知導(dǎo)線A在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)線C在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B,則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)椋ā 。?/span>
A.大小為B,方向沿OA方向B.大小為2B,方向豎直向下
C.大小為2B,方向沿OB方向D.大小為2B,方向沿OA方向
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”實(shí)驗(yàn).
(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn),下列說法正確的是_____________.
A.重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B.平衡摩擦力時重物應(yīng)掛在小車上
C.接通打點(diǎn)計時器的電源同時釋放小車
D.調(diào)節(jié)定滑輪的高度使滑輪與小車間細(xì)線與長木板平行
(2)調(diào)節(jié)好裝置,做探究加速度與合外力關(guān)系實(shí)驗(yàn)時,打點(diǎn)計時器打出的一條紙帶如圖乙所示,已知打點(diǎn)計時器每隔0.02s打一次點(diǎn),根據(jù)紙帶可求出小車的加速度,大小為___________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).改變懸掛重物的質(zhì)量,重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),測得多組加速度a及對應(yīng)力傳感器的示數(shù),做出a—F圖像如圖丙所示,發(fā)現(xiàn)圖像不過原點(diǎn),重新實(shí)驗(yàn),為了使作出的圖像過遠(yuǎn)點(diǎn),應(yīng)適當(dāng)___________(填“增大”或“減小”)木板的傾角.
(3)做探究加速度與質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)時,正確平衡摩擦力,保持懸掛的重物不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量m多次實(shí)驗(yàn),測出多組加速度a及小車上砝碼的質(zhì)量m,作出圖像—m如圖丁所示.若圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,且實(shí)驗(yàn)過程中小車受到的拉力保持不變,則小車受到的拉力為___________,小車的質(zhì)量為___________.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,質(zhì)量為m的A球下面固定一輕質(zhì)彈簧,用長度為l的輕繩穿過彈簧連接在B球上,彈簧原長遠(yuǎn)小于輕繩長度(繩未連接在彈簧上),B球離地面的高度也為1;手拿A球,A球與B球處于靜止?fàn)顟B(tài),將A球由靜止釋放,B球與地面每次碰撞時反彈速度前速度的一半,B球第一次觸地反彈后在空中與A球發(fā)生碰撞,碰撞后瞬間彈簧被用縮到最短,此時彈簧鎖定。然后A球與B球一起下落,B球第二次觸地反彈后的瞬間,彈簧解除鎖定,同時輕繩斷裂,A球被彈起。整個過程A、B球都保持豎直方向,且A球一直在上,B球在下,所有碰時間均不計。(重力加速度為g,最后結(jié)果可以用根號表示)
(1)B球第一次觸地后到B球與A球碰撞的時間;
(2)要求B球與A球碰撞后瞬間彈簧被壓縮到最短時彈簧的勢能達(dá)到最大,求B球的質(zhì)量M滿足的條件和彈簧勢能的最大值Ep;
(3)在B球的質(zhì)量M滿足(2)問的條件下,求B球第二次觸地反彈后A球被彈起的最大高度。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示的裝置中,A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2 kg、l kg,連接輕彈簧和物塊的輕繩質(zhì)量不計,輕彈簧的質(zhì)量不計,輕繩與滑輪間的摩擦不計,重力加速度g = 10 m/s2,則下列說法正確的是
A. 固定物塊A,則彈簧的彈力大小為20 N
B. 固定物塊B,則彈簧的彈力大小為40 N
C. 先固定物塊A,在釋放物塊A的一瞬間,彈簧的彈力大小為10 N
D. 先固定物塊A,釋放物塊A后,A、B、彈簧一起運(yùn)動的過程中,彈簧的彈力大小為15N
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示的等邊三角形框架用三根輕桿制成,邊長為L,在其中兩個頂點(diǎn)處各固定一個小球A和B,質(zhì)量分別為2m和m現(xiàn)將三角形框架的第三個頂點(diǎn)懸掛在天花板上O點(diǎn),有一水平力F作用在小球A上,使OB桿恰好靜止于豎直方向,不計一切摩擦,將力F撤去,框架繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動,則( )
A.力F撤去前,AB桿的拉力為零B.力F撤去前,AB桿的拉力不為零
C.撤去F后A球運(yùn)動到最低點(diǎn)時的速度大小為v=D.撤去F后A球運(yùn)動到最低點(diǎn)時的速度大小為v=
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